[發(fā)明專利]一種用電場(chǎng)輔助制備金屬納米線/石墨烯復(fù)合透明薄膜的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810343941.3
• 申請(qǐng)日: 2018-04-17
• 公開（公告）號(hào): CN108597650A
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何鑫;劉均炎;楊為家;沈耿哲;蔣庭輝;段峰;越韻婷;藍(lán)秋明;吳健豪;盧翔;趙思柔
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 五邑大學(xué)
• 主分類號(hào): H01B5/14
• 分類號(hào): H01B5/14;H01B13/00;H01B1/04;H01B1/02;H01G11/32;B82Y30/00
• 代理公司: 廣州市紅荔專利代理有限公司 44214
• 代理人: 吳偉文

本發(fā)明涉及一種用電場(chǎng)輔助制備金屬納米線/石墨烯復(fù)合透明薄膜的方法，利用低壓電場(chǎng)法，通過帶正電荷橋鍵的聚二烯基丙二甲基氯化銨(PDDA)，將帶負(fù)電荷的石墨烯層與金屬納米線導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)緊密復(fù)合，構(gòu)建金屬納米線/石墨烯復(fù)合透明電極，本發(fā)明利用低壓電場(chǎng)輔助法將石墨烯與金屬納米線復(fù)合，在電場(chǎng)的作用下石墨烯與金屬納米線之間的有效接觸面積得到極大的提高，且可解決金屬納米線導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)化學(xué)穩(wěn)定性較差的問題；相比現(xiàn)有技術(shù)，此方法的吸附效率更高，且可進(jìn)行選擇性吸附，石墨烯層的覆蓋更加均勻；本發(fā)明由于引入了具有優(yōu)良光電性能的金屬納米線導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，可在石墨烯層密度較低的情況下，實(shí)現(xiàn)電極的良好導(dǎo)電性，可作為柔性透明的光電器件的電極。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電極技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種用電場(chǎng)輔助制備金屬納米線/石墨烯復(fù)合透明薄膜的方法。

背景技術(shù)

隨著近年來可穿戴器件的快速發(fā)展和應(yīng)用，柔性透明電極和柔性儲(chǔ)能器件得到了快速的發(fā)展。目前，顯示器件上最為廣泛使用的傳統(tǒng)透明導(dǎo)電材料是以氧化銦錫(ITO)為代表的陶瓷類薄膜。但是，由于In的儲(chǔ)藏量有限、以及ITO易碎的陶瓷特性及其氣相濺射鍍膜方式所帶來的高成本，使得ITO在柔性光電器件中的應(yīng)用受到極大的限制。現(xiàn)有技術(shù)主要是通過導(dǎo)電聚合物、碳納米管、石墨烯和金屬納米結(jié)構(gòu)來替代ITO薄膜。但是，由于制備工藝和成本的限制，石墨烯雖然具有較高的電子遷移率，但大面積高質(zhì)量石墨烯的制備依然存在較大困難，且片內(nèi)缺陷較多，片間接觸電阻較大，極大地限制了石墨烯在超級(jí)電容器和透明電極中的進(jìn)一步應(yīng)用。金屬納米線薄膜在實(shí)際應(yīng)用時(shí)面臨一個(gè)重要的問題，就是金屬的活性使得納米線薄膜的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性較差，容易導(dǎo)致薄膜電學(xué)性能不穩(wěn)定，從而降低器件性能。通過金屬線和石墨烯復(fù)合材料的制備一般使用靜電吸附，抽濾，多層涂覆，混合涂覆的方法，其中抽濾方法繁瑣，不適合大規(guī)模制備，多層涂覆容易破壞底層金屬納米線導(dǎo)電層，混合涂覆覆蓋不均勻等問題，限制其在工業(yè)化的進(jìn)一步發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種用電場(chǎng)輔助制備金屬納米線/石墨烯復(fù)合透明薄膜的方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種用電場(chǎng)輔助制備金屬納米線/石墨烯復(fù)合透明薄膜的方法，利用低壓電場(chǎng)法，通過帶正電荷橋鍵的聚二烯基丙二甲基氯化銨(PDDA)，將帶負(fù)電荷的石墨烯層與金屬納米線導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)緊密復(fù)合，構(gòu)建金屬納米線/石墨烯復(fù)合透明電極，具體包括以下步驟：

S1)、金屬納米線電極的制備，通過玻璃棒將金屬納米線旋涂覆蓋在聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)襯底表面，然后，將另一干凈的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯薄膜(PET)覆蓋在金屬納米線薄膜上，并在10-30MPa壓力下持續(xù)1-30min；

S2)、石墨烯懸濁液的制備，將1-10質(zhì)量份數(shù)的石墨烯、20-40質(zhì)量份數(shù)的十二烷基硫酸鈉(SDS)溶于1L乙醇溶液中,然后均勻攪拌30分鐘，待石墨烯分散均勻后，加入9-90質(zhì)量份數(shù)的聚二烯基二甲基氯化銨(PDDA)，繼續(xù)攪拌30分鐘，最后在100-800w功率的超聲波震蕩儀中震蕩30分鐘，使石墨烯帶上正電；

S3)、石墨烯/金屬納米線復(fù)合電極的制備，使用電化學(xué)工作站作為輔助電場(chǎng)，將以上得到的金屬納米線電極放在負(fù)極，正極是一塊距離金屬納米線電極1cm且平行于金屬納米線電極的導(dǎo)電板，并兩塊電極板均置于石墨烯懸濁液中，并在適當(dāng)電場(chǎng)中持續(xù)10分鐘，取出電極后，在溫度為50-70℃的條件下干燥，從而得到柔性透明的金屬納米線/石墨烯復(fù)合薄膜。

優(yōu)選的，步驟S1)中，使用的金屬納米線為Au納米線或Cu納米線。

步驟S2)中，所述石墨烯的濃度為1－10g/L，所述十二烷基硫酸鈉(SDS)的濃度為0.07－0.14mol/L，所述聚二烯基二甲基氯化銨(PDDA)的濃度為10－100ml/L。

優(yōu)選的，步驟S3)中，輔助電場(chǎng)的電壓為0V～-10V。

優(yōu)選的，步驟S3)中，輔助電場(chǎng)的電壓為-1V或-2.5V或-5V或-7.5V或-10V。